MBR 工艺设计要点：HJ 2010-2011 参数解读与工程校核

一、工艺定位与规范约束

膜生物法（MBR）用膜组件替代二沉池完成固液分离，使生物反应池可以在远高于常规活性污泥法的污泥浓度下运行，从而压缩生化容积、提高出水水质。

• HJ 2010-2011 明确：膜生物法处理系统对 COD、BOD5、SS、氨氮的去除效率应分别在 90%、95%、99%、90% 以上。
• 标准适用于采用膜生物法的城镇污水及可生化工业废水处理工程，可作为环境影响评价、设计、施工、验收及建成后运行与管理的技术依据。
• 该标准由环境保护部 2011 年 10 月 24 日批准，自 2012 年 1 月 1 日起实施。

二、预处理要求

• 膜生物处理系统宜设置超细格栅。
• 污水中含有毛发、织物纤维较多时，宜设置毛发收集器。
• 污水的 BOD5/COD 小于 0.3 时，宜采用提高污水可生化性的措施。
• 污水进入膜生物反应池之前，须去除尖锐颗粒等硬物。

三、浸没式膜生物反应池设计参数

HJ 2010-2011 6.3.3.3 规定，污泥负荷与污泥浓度等设计参数应由试验确定；无试验数据时可按表 2 选取：

• 污泥负荷：中空纤维膜、平板膜均为 0.05～0.15 kgBOD5/(kgMLSS·d)。
• 混合液悬浮固体（MLSS）：中空纤维膜 6000～12000 mg/L；平板膜 6000～20000 mg/L。
• 过膜压差（TMP）：中空纤维膜 0～60 kPa；平板膜 0～20 kPa。
• 浸没式膜生物反应池超高宜为 0.5～1.0 m；生物反应池设计水温宜为 12～38 ℃，北方地区冬季保温或增温应符合 GB 50014 的规定。

同时脱氮除磷的浸没式缺氧—膜生物系统（6.3.3.6）：

• 厌氧池污泥浓度宜为 20～25 g/L，溶解氧浓度应不大于 0.2 mg/L。
• 膜生物反应池污泥浓度宜为 6～12 g/L；膜箱内溶解氧浓度宜为 2.0 mg/L，膜箱外溶解氧浓度宜为 0.5 mg/L。
• 污泥回流比 100%～500%。

四、膜组器与通量取值

• 膜材料宜选用聚偏氟乙烯（PVDF）或聚乙烯（PE），也可选用聚丙烯（PP）、聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）等。
• 膜的孔径应在 0.01～0.4 μm 之间。
• 在设计条件下，中空纤维膜使用寿命不低于 3 年，平板膜使用寿命不低于 5 年。
• 膜组件选择原则：纯水通量 120～750 L/(m²·h)（10 kPa）；膜孔分布均匀、孔径范围窄；抗氧化性强；耐酸碱；机械稳定性好，延伸率小于 10%。
• 膜的设计运行通量：中空纤维膜可按 12～30 L/(m²·h) 取值；平板膜可按 16～50 L/(m²·h) 取值。

五、组器布置、曝气与出水

• 平面布置：膜组器应均匀分布于曝气池内，膜组器两边与池壁距离不应小于 300 mm。
• 高程布置：以正常运行时的最低水位为基准，膜组器顶部至水面之间距离不应小于 400 mm；散气管（膜组件底部）至曝气池地面之间距离不应小于 300 mm。
• 曝气：宜采用射流曝气与穿孔曝气相结合，也可采用穿孔曝气与微孔曝气相结合；曝气管网应均匀布置在膜组器下方，管路内无杂物；膜表面清洗所需空气量应由试验确定。
• 抽吸泵：宜间歇运行（规范举例为出水 9 min、停止 1 min），开停比应通过试验设定；流量按「膜系统设计流量 ÷ 每天实际运行小时数 × 安全系数」计算，安全系数取 1.2～1.5。
• 出水系统应设置在线监测压力表、流量计和浊度仪。

六、膜清洗

• 在线清洗频次：中空纤维膜每月不宜少于一次；平板膜可 2～3 个月一次。
• 在线清洗药剂宜采用 NaClO（膜制造商有特殊要求的除外），药剂用量按 2.0 L/m²·次配制，另加管道容积量；药剂浓度宜为 1‰～3‰。
• 在线清洗操作：停止产水、停止曝气，启动反洗泵在 30～40 min 内把清洗药液全部输入膜内，浸泡 20～30 min 后排出；废清洗液排入废液储存池或污水预处理池。
• 离线清洗另设清洗槽与吊装设施，用于恢复不可逆污染导致的通量损失。

七、外置式（分置式）系统参数

• 过滤方式：错流式过滤。
• 膜系统正常运行回收率 10%～15%。
• 膜面流速 3～5 m/s；膜通量 40～150 L/(m²·h)。
• 操作压力 0.2～0.4 MPa；污泥浓度 10～40 g/L。
• 超高宜为 0.3～0.5 m；循环浓缩池容积应能贮存膜系统正常运行 15 min 所必须的水量，污泥沉淀区深度 0.5～1.5 m。

八、达标校核要点

MBR 出水 SS 与浊度极低，通常可直接满足 GB 18918-2002 表 1 一级 A 的 SS（≤10 mg/L）日均值要求。但需特别注意《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）修改单新增的表 4「基本控制项目最高允许排放浓度（瞬时值）」：一级 A 标准下 COD 75 mg/L、总氮 20 mg/L、氨氮 10（15）mg/L、总磷 1 mg/L（2006 年 1 月 1 日起建设）。标准 6.3 条明确：水污染物排放浓度不得超过表 1～表 3 规定的日均值以及表 4 规定的瞬时值，两者任一超标即构成超标。设计阶段应按瞬时值而非仅按日均值校核工艺余量。

九、参考资料

• HJ 2010-2011 膜生物法污水处理工程技术规范（生态环境部发布稿）
• HJ 2010-2011 English release copy (MEE)
• US EPA, Wastewater Management Fact Sheet: Membrane Bioreactors
• Oklahoma DEQ, Membrane Bioreactor (MBR) Guidance WQD-002, August 2017
• 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）修改单